利用SAGE Ⅱ卫星资料分析青藏高原上空臭氧垂直廓线

利用1985-2002年SAGE Ⅱ卫星资料获取青藏高原地区上空大气臭氧垂直廓线,分析其变化规律.结果表明:①卫星资料与地面臭氧探空资料有很好的一致性;②青藏高原上空大气臭氧垂直廓线存在南北间的差异和季节变化,夏秋季臭氧廓线极大值出现的位置比冬春季高出1～2 km(高原南部)和2～3 km(高原北部);③臭氧数浓度在10～20 km的高度存在明显季节和南北区域差异;④与同纬度其他地区的平均值相比,夏季(6-9月)臭氧低值主要出现在15～20 km的高原对流层顶附近,最低值出现在18 km附近,而冬季这种差异相对较小.      

北京地区大气温湿廓线对气溶胶垂直分布的影响

目的分析北京地区大气温湿廓线对气溶胶垂直分布的影响。方法利用北京地区2017年9月至2018年8月每日两次(08时和20时)的气象探空、地面PM_(2.5)浓度和气溶胶激光雷达消光系数资料,分析不同污染条件下大气温湿廓线与气溶胶消光系数廓线的关系。结果地面PM_(2.5)浓度和210m气溶胶消光系数的相关系数达到0.77。春季、秋季和冬季污染条件下的近地面消光系数约是清洁条件下的5倍,夏季污染条件下的近地面消光系数约是清洁条件下的3倍。相比清洁条件下,污染条件下各季节的大气温度垂直递减率偏小,并且低层大气相对湿度偏大。结论大气温度廓线代表大气层结稳定性,影响气溶胶的扩散高度,而相对湿度廓线与气溶胶吸湿增长密切相关,两者对气溶胶消光系数的垂直分布都有重要影响。     

基于无人飞机-吸附管采样技术研究化工园区大气VOCs垂直廓线

基于无人飞机和吸附管采样技术建立了一种大气边界层VOCs的采样方法,并将该方法应用于上虞化工园区(杭州湾上虞经济技术开发区)大气VOCs垂直廓线观测研究. 使用该方法采集高空VOCs样品后,基于PAMS和TO-15混合VOCs标气,利用TD-GCMS (热脱附-气相色谱质谱联用)检测富集在吸附管上的VOCs,获得了上虞化工园区大气VOCs垂直廓线. 结果表明:①该方法测定的97种VOCs体积分数在3×10?9~30×10?9范围内线性良好,检出限范围为0.14×10?9~0.96×10?9,回收率在93.6%~124.0%之间. ②上虞化工园区大气中φ(卤代烃)、φ(芳香烃)和φ(烷烃)较高,主要污染物有十二烷、十一烷、二氯甲烷、1,2,4-三氯苯和1,4-二乙苯;不同VOCs组分具有不同的垂直廓线特征,φ(芳香烃)、φ(卤代烃)、φ(烯烃)和φ(含氧化合物)随高度的上升呈先增后降的趋势,而φ(烷烃)随高度上升不断降低. ③大部分污染物体积分数峰值出现在100 m高空,这可能与大气逆温现象有关;14:00 的φ(TVOCs)(TVOCs为总挥发性有机物)高于17:00,可能是午后高温导致有机溶剂挥发量增大所致;白天φ(VOCs)在100~300 m高空范围内下降较快,说明在该范围内可能存在较强的光化学反应,夜晚φ(VOCs)可能来自区域水平输送. ④观测期间,对大气OFP (臭氧生成潜势)贡献较大的组分为芳香烃和烯烃,主要包括1,2,3-三甲苯、1,4-二乙苯、顺式-2-丁烯和1,2,4-三甲苯. 研究显示,高浓度卤代烃及OFP贡献较高的芳香烃是上虞化工园区需首要减排的VOCs组分.      

深圳冬季边界层大气中污染物垂直分布特征

为更好地掌握深圳城区近地边界层大气污染物的性质、来源及大气理化过程,2017年冬季利用深圳市356 m石岩梯度观测塔进行大气主要污染物的垂直观测,获得包括4个高度(60 m/70 m、110 m/120 m、210 m/220 m和325 m/335 m)的污染物浓度垂直分布廓线.分析了不同高度浓度的垂直廓线、相关性和日变化特征,并探讨了风向风速对其的影响.结果表明,SO_2浓度随高度升高先降低再升高,在高空存在明显的区域输送特征;NO_x、PM_(2.5)、PM_(10)浓度随高度升高而下降,70 m高度近地大气中NO_x和PM_(2.5)受局地源影响显著,白天存在由近地大气向上混合扩散的过程,而PM_(10)中的粗粒子部分在整个气层中显现出一个比较稳定的本底值;O_3浓度随高度升高而升高,主要由于夜间高空O_3缺乏NO的滴定反应而具有一个较高的背景值.     

北京市气溶胶消光系数垂直特征及影响因子探讨

为研究北京市气溶胶垂直方向上的分布特征,利用微脉冲激光雷达(MPL)对北京市2015年12月—2016年11月的气溶胶光学特征进行分析,讨论了气溶胶消光系数的季节性特点以及不同污染等级下的垂直分布,并对其影响因素进行了探讨.结果表明:①北京市气溶胶消光系数垂直特征在季节上存在异质性.秋、冬两季近地面1.0 km以下气溶胶消光系数显著增大,最大气溶胶消光系数大于1.0 km^-1;春、夏两季污染日较少,气溶胶消光系数在垂直方向上变化较为平缓.②不同污染等级下气溶胶消光系数的垂直特征差异明显.空气质量为优-良水平时,气溶胶消光系数较低,基本不高于0.7 km^-1;轻-中度污染时,气溶胶消光系数在不同季节差异较大,冬、春两季气溶胶消光系数不超过0.8 km^-1,夏、秋两季在1.0 km^-1左右,部分监测站甚至在1.4km^-1左右;重度及以上污染时,气溶胶消光系数基本在1.0 km^-1以上,最高可达1.7 km^-1.③105 m处气溶胶消光系数...     

山西地区气溶胶垂直分布特征与光学特性的飞机观测研究

利用2013年8月,以Y-12飞机为空中观测平台,搭载PCASP、SMPS、AMS、CCN200、TSI-3563型积分浊度仪和美国MAAP-5012型多角度吸收光度计等多种气溶胶观测仪器,首次对黄土高原大气气溶胶特性开展联合观测的资料,对大气气溶胶粒度,散射和颗粒吸收特性进行了分析,研究了区域气溶胶的空间分布及理化特征.结果表明黄土高原特殊地形区域气溶胶的微物理特性较稳定,但随探测时气象条件的变化,散射系数仍然出现波动;区域气溶胶中以细粒子为主;三个波长散射系数变化趋势非常一致,可以认为探测过程中气溶胶的微物理特性基本不变,而仅仅是浓度在改变;散射系数的变化趋势与体积浓度的变化趋势基本一致;其高值区与大气高湿区的正相关性比较明显;四次探测过程中小尺度粒径的气溶胶粒子为优势粒子;后向轨迹分析可知研究区域大部分气溶胶粒子都来源于高空,由蒙古、内蒙、甘肃、陕西等地远距离输送而来.     

大气中悬浮粒子的一维浓度廓线方程

本文提出并验证了由风产生的悬浮粒子浓度廓线方程，以往文献中使用了一个错误的边界条件。     

北京地区臭氧时空分布特征的飞机探测研究

利用2007～2010年北京地区上空（0～3.5 km）飞机探测的臭氧（O3）及氮氧化物（NO、NO2）等数据资料,分析O3的时空分布特征.结果表明：①O3月平均体积分数随高度变化趋势有较好的一致性,随高度增加,均出现先增大后减小,然后稳定不变的趋势,且高空有一个比较明显的分界线（约1.5 km）.1.5 km以下是O3体积分数垂直梯度变化较大的层次,均存在一个O3体积分数高值区,说明其受近地面人为活动的影响较大;在1.5 km以上,O3体积分数的垂直梯度变化明显减小,此空间处于混合层以上,气团运动受下垫面影响较小,输送作用可能对污染物体积分数的影响更加显著.②O3体积分数变化具有明显的季节特征,春秋季节O3体积分数较低,夏季O3体积分数较高.统计的月份中,只有7～9月之间O3均值变化最不明显,差异未达显著水平（P〉0.05）,其他月份之间均在0.01水平上差异显著.③在夏季一天（白天）当中,每小时O3体积分数垂直廓线与月平均统计的变化趋势一致.低空1.5 km以下O3体积分数的低值出现在上午（09：00～10：00）时段,高值出现在下午（15：00～16：00）时段,同高度内O3体积分数不同时段相差最大约为60×10-9;高空1.5～3.5 km内,O3体积分数相差不大,一般在70×10-9～80×10-9之间波动.④O3体积分数水平区域分布,0～2 km内城区四环O3体积分数较高,周边地区也出现较多明显的高值区,源强汇低造成北京市区周边近地层O3体积分数较高;高空2～4 km内,除了北京城区O3体积分数较高外,城区正北面、东南面（北京-天津方向）、西南面（北京-保定方向）的O3体积分数较高.⑤在0～3.5 km内,O3与NO、NO2和NO2/NO值之间都存在着显著的相关关系,O3与NO、NO2皆为负相关,但与NO2/NO值为正相关.     

北京大气气溶胶中水溶性离子的粒径分布和垂直分布

2004-09在北京325 m气象塔的8、80、240 m 3个不同高度,利用Andersen分级采样器同步进行了大气气溶胶采样.样品用离子色谱（IC）进行了分析.结果表明,SO₄^2-, NH⁺₄、NO^-₃、K⁺的浓度在0.43～1.1 μm出现峰值;Ca²⁺、Mg²⁺的浓度在4.7～5.8 μm出现峰值;Na⁺,Cl^-的浓度在0.65～1.1 μm和4.7～5.8 μm出现峰值.观测期间,二次离子（SO₄^2-, NH⁺₄、NO^-₃）的峰值从“凝结模态"向“液滴模态"移动,高湿度可能是形成液滴模态的重要原因.二次离子（SO₄^2-,NH⁺₄、NO^-₃）随着高度升高,浓度有增加的趋势;Ca²⁺、Mg²⁺在80 m出现高值;K⁺、Na⁺、Cl^-的垂直分布比较均匀.     

2006~2015年中国华北地区气溶胶的垂直分布特征

为研究高污染地区气溶胶形成机理提供理论依据,利用CALIPSO卫星提供的Level 2Profile和Level 2VFM产品,分析了华北地区2006～2015年532nm总后向散射系数,退偏振比,色比及不同类型气溶胶的时空变化特征,并结合地基观测资料,探讨了不同能见度下华北地区气溶胶垂直分布特征.结果表明：华北地区气溶胶粒子532nm总后向散射系数,退偏振比和色比范围依次为0.5×10^-3～8.0×10^-3km^-1sr^-1,0.14～0.3和0.6～2.0,且具有显著的季节和高度变化特征;能见度<5km时粒子散射能力最强,非球形最弱,粒径最小,对应的最大532nm总后向散射系数,最小退偏振比和最小色比依次为0.012km^-1sr^-1,0.092和0.856,能见度>10km时相反;污染沙尘,沙漠沙尘,污染大陆气溶胶和洁净海洋气溶胶集中在0～2km,出现的频率依次为13.81%,8.48%,5.45%和1.22%.     

大气气溶胶多层结构的激光雷达探测

目的探测大气气溶胶的垂直分布,表征气溶胶的垂直结构和各层气溶胶的性质。方法使用金华站点激光雷达观测数据进行个例分析,用梯度法对边界层进行反演,利用退偏振比、颜色比和光学厚度对大气中不同高度的气溶胶层进行分析。结果大气垂直结构会出现多层不同性质的气溶胶层,激光雷达可以准确地探测气溶胶随时间变化的垂直结构特征。选取0点至8点进行分析表明,在1.5km高度上下出现两层气溶胶层,上下两层气溶胶层呈现出不同的性质,且其性质会随时间变化而改变。结论大气边界层以外气溶胶分布较为复杂,利用激光雷达探测的气溶胶消光系数、退偏振比、颜色比和光学厚度等参数能够较好地表征气溶胶的垂直结构和各层气溶胶的性质。     

北京地区边界层大气臭氧浓度变化特征分析

利用2001-03～2006-10的大气臭氧探空资料,分析了近6 a北京边界层（2 km以下）大气臭氧浓度的平均月变化和季节变化规律.结果表明,边界层大气臭氧浓度的月变化很明显,1月臭氧浓度最小,地面臭氧浓度不到10×10^-9(体积分数,下同),上层（即2 km）臭氧浓度也不到50×10^-9.而6月臭氧浓度最大,地面达到85×10^-9,上层大于90×10^-9.臭氧浓度具有明显的季节特征,从臭氧浓度值来看,冬季最小,夏季最大.从地面到上层的臭氧浓度的变化幅度来看,冬季变化最大,夏季变化最小.根据廓线变化方式,臭氧浓度廓线可分为3种类型,冬季型、夏季型、春秋季型.不同高度臭氧月平均浓度也明显不同.分析地面及上层臭氧浓度与气象因子如温度和湿度的相关关系,发现地面臭氧浓度与温度具有较好的线性关系,相关系数在0 .85以上.     

北京地区3500m高空内污染物的时空分布特征

利用2007~2010年北京地区3500m高空内飞机探测的大气污染物(NOx、SO2 、CO和O3)数据资料,分析其时空分布特征.结果表明: 在4~11月期间,NOx、SO2和CO月均值有比较明显的一致性变化规律,NOx、SO2 和CO月均值随高度增加而减小,而O3月均值随高度增加,出现先增大后减小的变化规律.温度较高月份(7~10月)值较小,而温度较低月份(4~6月、11月)值较大,但O3月均值季节变化规律为夏季5~9月的较大,春秋季4月、10~11月的较小.不同的高度大气污染物浓度白天逐时变化并不一致,其变化率是1500m以下的比1500~3500m的明显高.北京地区大气污染物区域分布特征是,除城区四环明显较高外,城区正北面、西南面(北京-保定方向)、东南面(北京-天津方向)较高,西北面(北京-张家口方向)较低.     

北京典型土壤剖面中饱和烃的组成及垂向分布特征

分析了北京地区不同环境功能区具有代表性的10个土壤剖面样品中饱和烃污染物的含量和组成特征.结果表明,不同剖面饱和烃的浓度差别明显,其变化范围为1.5～54.1 μg·g-1,其中城区(B7)、污灌农田(B9)和工业区(B10)浓度较高.所有的剖面均检出了正构烷烃、类异戊间二烯烷烃、烷基环己烷和甾、萜类等饱和烃污染物,大部分剖面中各类化合物的相对含量为正构烷烃＞类异戊间二烯烷烃＞甾萜类＞烷基环己烷,而且在表层土中正构烷烃的含量明显占优势.不同剖面中饱和烃浓度随深度增加而降低,在表层30 cm内饱和烃含量随深度增加而明显降低,40 cm以下含量基本保持恒定,且与有机碳含量的变化趋势基本一致,地球化学参数(如CPI1、CPI2、甾萜类生物标志物参数等)分析表明,城区表土(B7)主要受化石燃料污染,而其它剖面表土正构烷烃主要来源于高等植物,但也受不同程度的化石燃料及其燃烧产物的污染;剖面深部土样中正构烷烃来源与表层土不同,其来源与土壤本身或成土母岩中所含的有机质的地球化学演化有关,而甾萜类化合物和烷基环己烷与表层土中的来源可能基本相同.     

北京地区夏冬季颗粒物污染边界层的激光雷达观测

在对激光雷达测量数据处理方法讨论的基础上,根据"北京空气污染物垂直结构测量试验"(BAPIE)冬季和夏季测量的数据,对北京地区气溶胶高度分布及近地面气溶胶污染边界层指标、气溶胶污染边界层统计特征、气溶胶输送南北通量高度分布、API-Ⅰ级优质大气和Ⅴ级重度污染个例等,进行了讨论。      

Aerosol structure and vertical distribution in a multi-source dust region

The vertical distribution of aerosols was directly observed under various atmospheric conditions in the free troposphere using surface micro-pulse lidar (MPL4) at the Zhangye Station (39.08°N, 100.27°E) in western China in the spring of 2008. The study shows that the aerosol distribution over Zhangye can be vertically classified into upper, middle and lower layers with altitudes of 4.5 to 9 km, 2.5 to 4.5 km, and less than 2.5 km, respectively. The aerosol in the upper layer originated from the external sources at higher altitude regions, from far desert regions upwind of Zhangye or transported from higher atmospheric layers by free convection, and the altitude of this aerosol layer decreased with time; the aerosols in the middle and lower layers originated from both external and local sources. The aerosol extinction coefficients in the upper and lower layers decreased with altitude, whereas the coefficient in the middle layer changed only slightly, which suggests that aerosol mixing occurs in the middle layer. The distribution of aerosols with altitude has three features: a single peak that forms under stable atmospheric conditions, an exponential decrease with altitude that occurs under unstable atmospheric conditions, and slight change in the mixed layer. Due to the impact of the top of the atmospheric boundary layer, the diurnal variation in the aerosol extinction coefficient has a single peak, which is higher in the afternoon and lower in the morning.     

重庆典型灰霾天气下大气气溶胶的激光雷达探测

简要介绍了法国Losphere公司ALS300型偏振Mie散射激光雷达的基本结构、探测原理及反演算法,并通过在重庆主城区2009年11月23～27日一次典型灰霾天气条件下连续的气溶胶激光雷达探测结果分析得出,重庆冬季典型灰霾天气下PBL平均高度约为600米,AOD值在4及以上。     

北京地区气溶胶水溶性组分粒径分布特征

2016~2017年,分别在夏季和冬季在北京城区利用微孔均匀分级采样器(MOUDI-122),采集环境气溶胶,并对其中水溶性离子和水溶性有机物开展了定量分析,对主要水溶性组分质量浓度粒径分布特征,以及季节和不同污染状态下的差异进行了讨论。结果表明,NH4+、NO3-、SO42-、K+和冬季Cl-主要分布在积聚模态,Mg2+和Ca2+主要分布在粗粒子模态,NH4+、NO3-、SO42-在积聚模态的质量浓度最高,二次离子仍是北京地区PM2.5污染的主要组分。SO42-在夏季浓度较高,而NO3-、K+、Cl-在冬季明显高于夏季,Mg2+和Ca2+来源较为独立,与气溶胶其他主要组分的相关性较低。夏季NO3-和SO42-浓度昼夜差异显著,白天SO42-浓度水平明显高于夜晚,夜晚NO3-浓度明显高于白天,且主要表现在积聚模态。污染状况下,二次离子在积聚模态和粗模态浓度增加明显,但在爱根模态中浓度降低。冬季随着污染加重,二次离子液滴模态质量中值粒径明显增大。夏季积聚模态WSOC浓度粒径分布峰值粒径明显大于冬季,0.056~0.32μm粒径段WSOC在不同污染状态下浓度水平基本一致,在0.32μm以上区间,污染状态下WSOC平均浓度明显高于清洁时段。